+Khái niệm: Pha của sóng mang thay đổi để biểu diễn các bit ‘1’ và ‘0’ (biên độ và tần số không
đổi).
Ví dụ: giả sử có sóng mang vc(t)=Vcmsin(2πfct + φ0); ‘0’ vc1(t)=Vcm sin(2πfct+ φ01) ; Tồn tại trong 1 chu kỳ bit ‘1’ vc2(t)=Vcm sin(2πfct+ φ02) ; Tồn tại trong 1 chu kỳ bit
Thông thường ta chọn φ02 , φ01 sao cho độ lệch pha của 2 tín hiệu là lớn nhất
∆φmax = /φ02 - φ01/= 1800
Ví dụ: Cho một tín hiệu số 01101, tốc độ bit là 5 bps, được điều chế bằng phương pháp PSK.
Biên độ 5V. Tần số sóng mang 20Hz. Pha đối với bit ‘1’ là 1800, pha đối với bit ‘0’ là 00.
a. Vẽ tín tín hiệu PSK.
b. Tín hiệu PSK có phải là tín hiệu điều hoà hay không? Giải thích. c. Tính tốc độ Baud.
Giải:
a. Vẽ tín tín hiệu PSK
‘0’ vc1(t) = Vcm sin(2πfct + φ01) =5 sin(2π.20t + 00) V ; Tồn tại trong 1 chu kỳ bit ‘1’ vc2(t) = Vcm sin(2πfct + φ02) = 5 sin(2π.20t + 1800) V; Tồn tại trong 1 chu kỳ bit Chu kỳ bit Tb=1/ Rb=1/5 = 200ms
Chu kỳ sóng mang Tc=1/ fc=1/20 = 50ms
b. Tín hiệu PSK không phải là tín hiệu điều hòa.Vì có 2 pha. c. Tốc độ Baud: Nbaud = Rbaud= Rbit =5 baud/s
Vậy trong PSK hoặc 2-PSK tốc độ bit bằng tốc độ baud; Rbaud= Rbit
2-PSK (BPSK; Binary): Tín hiệu PSK có 2 pha. ( có 2 loại tín hiệu, mỗi loại chứa 1 bit) 2n-PSK : Tín hiệu PSK có 2n pha. ( có 2n loại tín hiệu, mỗi loại chứa n bit)
Ví dụ:
Tín hiệu 4 –PSK (22 –PSK) : Tín hiệu PSK có 22 =4 pha. ( có 4 loại tín hiệu, mỗi loại chứa 2 bit) Tín hiệu 8 –PSK (23 –PSK) : Tín hiệu PSK có 23 =8 pha. ( có 8 loại tín hiệu, mỗi loại chứa 3 bit)
+ Băng thông của PSK :
Dạng phổ của PSK giống ASK nên Băng thông của PSK giống băng thông ASK
BW2-PSK = Rbaud ;Nbaud=Rbaud: Tốc độ baud
Tổng quát: BW2n -PSK = Rbaud + Ưu điểm PSK (2-PSK, BPSK):
• Không bị ảnh hưởng nhiễu biên độ
• Băng thông hẹp (nhỏ hơn băng thông của FSK)
+ So sánh băng thông và ảnh hưởng của nhiễu biên độ lên các tín hiệu PSK, ASK, FSK:
• BWASK = Rbaud ; nhiễu biên độ;
• BWFSK = ∆f + Rbaud ; không bị ảnh hưởng nhiễu biên độ; • BWPSK = Rbaud ; không bị ảnh hưởng nhiễu biên độ
Vậy tín hiệu PSK không bị ảnh hưởng của nhiễu biên độ và có băng thông nhỏ
Tín hiệu PSK khó điều chế hơn ASK và FSK
+Giản đồ trạng thái pha:‘0’ vc1(t)= 5 sin(2π.20t+00) V ; ‘1’ vc2(t)= 5sin(2π.20t+1800)
Vậy tín hiệu PSK không bị ảnh hưởng của các dạng nhiễu tác động như ASK, đồng thời cũng không bị ảnh hưởng của yếu tố băng thông rộng như FSK. Điều này có nghĩa là một thay đổi nhỏ của tín hiệu cũng có thể được máy thu phát hiện, như thế thay vì chỉ dùng hai thay đổi của tín hiệu từ một bit, ta có thể dùng với bốn sự thay đổi thông qua dịch pha của hai bit.
+ 4-PSK (QPSK- Quadrature- cầu phương):
Tín hiệu 4 –PSK (22 –PSK) : Tín hiệu 4-PSK có 22 =4 pha. ( có 4 loại tín hiệu, mỗi loại chứa 2 bit)
Ví dụ: Cho một tín hiệu số 0110101100, tốc độ bit là 10 bps, được điều chế bằng phương
pháp 4-PSK(QPSK). Biết sóng mang có biên độ 5V, tần số 20Hz và pha được biểu diễn như sau: ‘00’ pha 00 ; ‘01’ pha 900; ‘10’ pha 1800 ; ‘11’ pha 2700 (-900).
a. Vẽ tín tín hiệu QPSK.
b. Tín hiệu QPSK có phải là tín hiệu điều hoà hay không? Giải thích. c. Tính tốc độ Baud.
d. Vẽ giản đồ trạng thái pha của tín hiệu QPSK. Giải:
a. Vẽ tín tín hiệu QPSK
Tín hiệu QPSK ( 4-PSK) có 4 pha. ( có 4 loại tín hiệu), mỗi pha mang thông tin 2 bit.
Theo đề bài ta có các loại tín hiệu trong QPSK như sau:
‘00’ vc1(t)= Vcm sin(2πfct + φ01) = 5 sin(2π.20t+00) V ; Tồn tại trong 2 chu kỳ bit ‘01’ vc2(t)= Vcm sin(2πfct + φ02) = 5 sin(2π.20t+900)V; Tồn tại trong 2 chu kỳ bit ‘10’ vc3(t)= Vcm sin(2πfct + φ03) = 5 sin(2π.20t+1800)V ; Tồn tại trong 2 chu kỳ bit ‘11’ vc4(t)= Vcm sin(2πfct + φ04) = 5 sin(2π.20t -900); V Tồn tại trong 2 chu kỳ bit
Chu kỳ bit Tb=1/Rb=1/10 =0,1s=100ms
Chu kỳ sóng mang Tc=1/ fc=1/20 =0,05s= 50ms Vậy Tb= 2Tc 1 chu bit chứa 2 chu kỳ sóng mang fc. Vậy 2Tb= 4Tc 2 chu bit chứa 4 chu kỳ sóng mang fc. Vậy tín hiệu QPSK của tín hiệu số 0110101100 như sau:
b. Tín hiệu QPSK không phải là tín hiệu điều hòa. Vì có pha thay đổi. c. Tốc độ Baud: Nbaud = Rbaud= (1/2)Rbit =5 baud/s
Vậy trong 4-PSK (QPSK) Rbit= 2.Rbaud Tổng quát hệ thống 2n-PSK, Rbit= n.Rbaud
d. Giản đồ trạng thái pha QPSK:
Tổng quát hệ thống 2n-PSK, các pha cách nhau 3600/2n
+ Băng thông của QPSK: Giống băng thông ASK
BW = Rbaud Nbaud=Rbaud: Tốc độ baud
+ Ưu điểm QPSK: không bị ảnh hưởng nhiễu biên độ, nếu cùng 1 băng thông cho trước
thì tốc độ của dữ liệu lớn hơn tốc độ của các phương pháp điều chế khác (2-PSK, ASK, FSK). + Tương tự, ta cũng có các phương pháp điều chế pha khác 2n - PSK, có n bit biểu diễn 1 pha, khoảng cách giữa các pha là 3600/2n.
Từ đó, có thể phát triển lên 8–PSK. Thay vì dùng góc 900, ta thay đổi tín hiệu từ các góc pha 450. Với 8 góc pha khác nhau, dùng ba bit (một tribit), theo đó quan hệ giữa số bit tạo thay
đổi với góc pha là lũy thừa của hai. Đồng thời 8–PSK cũng cho phép truyền nhanh gấp 3 lần so
với 2 – PSK, như minh họa ở hình 33.
+ Băng thông dùng cho 2n -PSK: Băng thông tối thiểu dùng cho truyền dẫn 2n -PSK thì tương tự như của ASK (Bằng tốc độ Baud).
Băng thông tối thiểu dùng cho truyền dẫn 2n -PSK thì tương tự như của ASK, tuy nhiên tốc độ bit tối đa thì lớn hơn nhiều lần. Tức là tuy có cùng tốc độ baud tối đa giữa ASK và PSK, nhung tốc độ bit của PSK dùng cùng băng thông này có thể lớn hơn hai hay nhiều lần như minh họa ở hình 5.34.
Hình 5.1
Ví dụ 13 : Tìm băng thông của hệ thống QPSK(4 –PSK), với tốc độ 2kbps theo chế độ bán song
công. Giải:
Vì hệ thống bán song công nên BWhệ thống= BWmỗi hướng= BWQPSK
Phương pháp điều chế 4 – PSK, 1 pha (đơn vị tín hiệu) chứa 2 bit,
Rbit = 2x Rbaud ; Suy ra Rbaud = (1/2). Rbit=1000 baud/s; Mà BWPSK = Rbaud ; Suy ra BWQPSK = 1000Hz.
BWhệ thống= BWmỗi hướng= BWQPSK = 1000Hz.
Ví dụ 14 : Cho tín hiệu 8–PSK có băng thông 5.000 Hz, tìm tốc độ bit và tốc độ baud?
Giải:
Phương pháp điều chế 8 – PSK, 1 pha (đơn vị tín hiệu) chứa 3 bit,
Rbit = 3x Rbaud ;
Suy ra Rbit = 3x Rbaud =15.0000 bps=15kbps ;